Лаборатория биоиндикации экосистем была создана в 1991 году на базе лаборатории экологии фотосинтеза, которой руководил кандидат биологических наук Алексей Селиверстович Щербатюк. С 1992 года руководство лаборатории осуществляет доктор биологических наук Виктор Иванович Воронин.

В настоящее время лаборатория проводит комплексные исследования лесных экосистем Байкальской Сибири с применением методов геоботаники и дендрохронологии, вкупе с исследованием различных аспектов фотосинтеза и продуктивности древостоев, а также изотопного состава древесины годичных колец хвойных, что позволило получить динамичную картину их состояния в последние десятилетия, определить тенденции развития лесных ценозов, оценить продуктивность древостоев и трансформацию потоков углерода в лесных экосистемах, что крайне важно для понимания механизмов глобального круговорота биосферного углерода. Наряду с этим в лаборатории проводятся исследования агроэкосистем с целью разработки подходов к научно обоснованному решению экологических проблем земледелия.

Фундаментальные исследования:

фотосинтез и экстремальные условия среды; изотопы как индикатор активности ассимиляции СО2; изменение структуры растительности основных  экотонов Байкальской Сибири и сезонных ритмов древесных растений в условиях меняющегося климата; палеоклиматические реконструкции основных климатических параметров в Прибайкалье на протяжении голоцена с использованием дендрохронологической информации; дендроиндикация опасных природных процессов (лесные пожары, термокарст) для создания надежной прогнозной базы их возникновения.

Обоснованы основные положения адаптивной стратегии фотосинтеза отдельных видов хвойных. Показано, что адаптивная стратегия фотосинтеза реализуется наиболее полно в условиях, соответствующих экологии высокопродуктивных растительных сообществ с участием доминирующих видов хвойных. Адаптивная стратегия фотосинтеза обеспечивает высокий уровень реализации фотосинтетического потенциала хвойных в видоспецифически изменчивых оптимальных диапазонах факторов среды, определяет связь основных показателей фотосинтетической активности с комплексным использованием ресурсов среды и на этой основе может детерминировать доминирующие свойства хвойных в фитоценозах, а также, очевидно, определять ландшафтно-географические особенности их распространения на больших территориях.

В результате исследований стабильных изотопов углерода древесины экспериментально обоснована принципиально новая осцилляционная модель фотосинтетической ассимиляции углерода (Voronin et al., 2012).

В мониторинговых исследованиях (1992-2017 гг.), основанных на результатах трансформации и формирования циклов азота и углерода в агроэкосистемах (почва-микроорганизмы-растения-атмосфера), разработан подход, позволяющий интегрально оценивать режим функционирования в зависимости от изменения факторов среды. Предложена концепция экологического нормирования, учитывающая механизмы саморегуляции и самоорганизации, которая позволяет выявить устойчивость агроэкосистем или неустойчивость, при которой их способность к восстановлению снижается или становится невозможной. Исследования вносят вклад в развитие методологи экологического нормирования экосистем.

Прикладные исследования:

разработана методология эколого-экономической оценки эффективности природоохранных мероприятий на территории Иркутской области; разработана и внедрена в практику правоохранительных органов судебно-ботаническая экспертиза с применением метода дендрохронологии при расследовании незаконных рубок лесных насаждений; разработана технология фиторемедиации почв, загрязненных мышьяком. Разработаны методические подходы к построению карты фотосинтеза и стока углерода в древостои трех видов хвойных на территории Иркутской области: сосны обыкновенной, лиственницы сибирской и ели сибирской. Построенные на их основе карты позволяют оценить изменчивость сезонной продуктивности фотосинтеза и годичного потенциального стока углерода в хвойные древостои территории Иркутской области в зависимости от условий вегетации, видовых особенностей фотосинтеза, территориального распределения пород. Для лесопокрытой территории Иркутской области рассчитана фотосинтетическая продуктивность основных хвойных пород, которая у сосны изменяется в интервале от 6,2 до 17,3 т СО₂ га^-1, у ели – 10,9-55,0 т СО₂ га^-1, у лиственницы – 9,5-14,1 т СО₂ га^-1. Оценена общая фотосинтетическая продуктивность хвойных древостоев Иркутской области в зависимости от сезона вегетации изменяется от 406,7 млн. т до 756,8 млн. т СО₂ в год (Суворова и др., 2012). Средняя годичная продукция фотосинтетического кислорода хвойными древостоями Иркутской области составляет 528 млн. т О₂. Для агроэкосистем сравнительный анализ картографической информации, рассчитанный с учетом природно-климатических условий административных земледельческих районов Иркутской области, позволил впервые дать количественную оценку эмиссии СО₂, которая составляет 177 г С/м²/ год, или 4711 тыс. т С на общую площадь пашни.

Коллективом лаборатории изучена зависимость максимальной дневной интенсивности фотосинтеза сосны обыкновенной, ели сибирской и лиственницы сибирской от интенсивности радиации, температуры и влажности воздуха, а также от температуры и влажности почвы. Разработан комплексный показатель, характеризующий степень использования деревьями ресурсов среды для реализации наивысших за сезон показателей фотосинтетической активности - коэффициент использования ресурсов среды (КИРС).

Показано, что интенсивность фотосинтеза, выполняющая в экспериментальных исследованиях индикаторную функцию и служащая показателем реализации фотосинтетического потенциала, через комплекс условий положительно связана с фотосинтетической продуктивностью и, следовательно, с продукционным процессом хвойных. Высокие значения интенсивности фотосинтеза исследованных пород соответствуют высокому уровню их биологической продуктивности.

Сформулированы основные положения адаптивной стратегии фотосинтеза хвойных: реализация адаптивной стратегии фотосинтеза происходит посредством многоуровневой системы адаптации, включающей структурные, эколого-физиологические и молекулярные механизмы реорганизации и защиты ассимиляционного аппарата при воздействии экстремальных условий.

Проведенные почвенно-геоботаническое профилирование и мониторинг (с использованием космических снимков разных лет съемки) на ключевых участках позволили выявить некоторые структурно-динамические особенности растительных сообществ, формирующихся в условиях контакта светлохвойной тайги и экстразональных степей, зональных лесостепей и лесов, азональных степных сообществ и лесов Байкальских котловин и сообществ подгольцового пояса горных хребтов Прибайкалья. На обширных территориях Байкальского региона в местах контакта степной и лесостепной растительности, а также степной и таежной обнаружено сокращения площадей, занятых степными сообществами, и расширение лесных площадей. Зафиксировано повышение линии границы леса в хребтах, обрамляющих южную часть Байкала.

При дендрохронологических исследованиях впервые определен ряд ранее неизвестных дат возникновения крупных градаций основных насекомых-вредителей, а также широкомасштабных и локальных лесных пожаров за последние пятьсот лет в отдельных регионах Прибайкалья. Эти события существенным образом отразились на структуре и составе растительности. Получены сверхвековые древесно-кольцевые хронологии: для юга Восточной Сибири протяженностью более 1200 лет, для Северного Прибайкалья протяженностью более 1400 лет.

Установлена причина массового усыхания кедрачей в южном Прибайкалье. Симптоматика ряда характерных признаков дает основание для диагностики повреждения темнохвойных древостоев бактериальными агентами, что является абсолютно новым явлением в регионе. В силу сложившихся климатических условий последних лет (теплые зимы, влажное лето) здесь произошла активизация бактериальной водянки хвойных. Эта болезнь в латентной форме практически постоянно сохраняется в древостоях. Возбудителями ее являются бактерии родов Erwinia и Pseudomonas.

В результате изотопных исследований древесины годичных колец хвойных изучена структурно-функциональная организация наземных экосистем Байкальской Сибири с учетом антропогенных возмущений. Впервые установлено, что нараставшая на протяжении ХХ века аккумуляция лесной растительностью стабильного изотопа углерода 12С атмосферы в последние два десятилетия резко снизилась, что свидетельствует о разбалансировке газопоглотительной функции лесов.

Получены многовековые генерализованные хронологии ели из Восточного Саяна и лиственницы из Северного Прибайкалья, которые демонстрируют очень высокую синхронность динамики. Наблюдается высокое совпадение большинства реперных периодов минимальных значений ширины годичных колец. Это является свидетельством регулирующей роли глобального климатического фактора, определяющего прирост хвойных деревьев этих районов Восточной Сибири.

Длительные (1992-2017 гг.) мониторинговые исследования, впервые допроведенные на экосистемном, уровне позволили дать интегральную оценку режимов функционирования, состояния и устойчивости агроэкосистем в зависимости от изменений факторов среды, воздействие которых оценивали по состоянию почвенного микробного комплекса. Установлено, что на фоне неблагоприятных относительно «климатической нормы» условий и техногенного загрязнения почв фторидами и тяжелыми металлами происходит деструкция органического вещества почв, что повышает эмиссию СО2 в атмосферу и потери углерода из почвы. Оценены режимы функционирования и экологическая нагрузку на агроэкосистемы. Негативное воздействие современных климатических и антропогенных факторов в агроэкосистемах на одинаково загрязненных тяжелыми металлами разных почвах лесостепи Байкальской Сибири, проявляется в неодинаковой их устойчивости и особенности формирования биосферных функций.